Líneas de Transmisión

Una línea de transmisión cumple la función crucial de transportar energía eléctrica desde las subestaciones generadoras hasta diversas unidades de distribución. Transmite eficazmente ondas de voltaje y corriente de un extremo a otro. Estructuralmente, una línea de transmisión consta de un conductor que mantiene una sección transversal constante a lo largo de su longitud. Mientras tanto, el aire actúa como medio aislante o dieléctrico situado entre los conductores, desempeñando un papel vital en la prevención de fugas eléctricas y garantizando la transmisión segura y eficiente de electricidad.

Por consideraciones de seguridad, se mantiene una distancia significativa entre la línea de transmisión y el suelo. Se utilizan torres eléctricas para soportar los conductores de la línea de transmisión. Estas torres están construidas de acero para dotar a los conductores de alta resistencia y estabilidad, asegurando una transmisión confiable de energía. Cuando se trata de transmitir electricidad de alta tensión a largas distancias, a menudo se utiliza corriente continua de alta tensión (HVDC) en líneas de transmisión debido a sus ventajas únicas en la minimización de pérdidas de potencia y mejora de la eficiencia de transmisión.

Parámetros de la Línea de Transmisión

El rendimiento de una línea de transmisión depende de sus parámetros inherentes. Una línea de transmisión tiene principalmente cuatro parámetros clave: resistencia, inductancia, capacitancia y conductancia en paralelo. Estos parámetros están distribuidos uniformemente a lo largo de toda la longitud de la línea, por lo que también se les conoce como los parámetros distribuidos de la línea de transmisión. Cada uno de estos parámetros juega un papel crucial en determinar cómo se transmiten las señales y la potencia eléctrica, afectando aspectos como la pérdida de potencia, la caída de voltaje y la integridad de la señal.

La inductancia y la resistencia se combinan para formar la impedancia en serie, mientras que la capacitancia y la conductancia juntas constituyen la admitancia en paralelo. A continuación, se explican en detalle algunos de los parámetros críticos de una línea de transmisión:

Inductancia de la Línea

Cuando la corriente fluye a través de una línea de transmisión, induce un flujo magnético. A medida que la corriente dentro de la línea de transmisión fluctúa, el flujo magnético también cambia en consecuencia. Esta variación en el flujo magnético lleva a la inducción de una fuerza electromotriz (fem) en el circuito. La magnitud de la fem inducida es directamente proporcional a la tasa de cambio del flujo magnético. La fem generada en la línea de transmisión se opone al flujo de corriente a través del conductor, y esta característica se conoce como la inductancia de la línea.

Capacitancia de la Línea

En las líneas de transmisión, el aire actúa como medio dieléctrico. Este medio dieléctrico forma efectivamente un condensador entre los conductores, que tiene la capacidad de almacenar energía eléctrica y, por lo tanto, aumenta la capacitancia de la línea. La capacitancia de un conductor se define como la relación entre la carga presente y la diferencia de potencial a través de él.

En líneas de transmisión cortas, el efecto de la capacitancia a menudo puede considerarse insignificante. Sin embargo, en la transmisión a larga distancia, se convierte en uno de los parámetros más críticos. Influye significativamente en varios aspectos del sistema eléctrico, incluyendo su eficiencia, regulación de voltaje, factor de potencia y estabilidad general.

Conductancia en Paralelo

El aire actúa como medio dieléctrico entre los conductores en una línea de transmisión. Cuando se aplica un voltaje alterno a los conductores, debido a imperfecciones en el dieléctrico, cierta cantidad de corriente fluye a través del medio dieléctrico. Esta corriente se conoce como corriente de fuga. La magnitud de la corriente de fuga está influenciada por las condiciones atmosféricas y factores ambientales como la humedad y los depósitos superficiales. La conductancia en paralelo se define como el flujo de esta corriente de fuga entre los conductores. Está distribuida uniformemente a lo largo de toda la longitud de la línea, representada por el símbolo "Y", y se mide en Siemens.

Rendimiento de las Líneas de Transmisión

El concepto de rendimiento de la línea de transmisión abarca el cálculo de varios parámetros, incluyendo el voltaje en el extremo de salida, la corriente en el extremo de salida, el factor de potencia en el extremo de salida, las pérdidas de potencia dentro de las líneas, la eficiencia de transmisión, la regulación de voltaje, así como los límites del flujo de potencia durante condiciones de estado estable y transitorio. Estos cálculos de rendimiento desempeñan un papel vital en la planificación del sistema eléctrico. Entre estos, algunos parámetros clave se detallan a continuación:

Regulación de Voltaje

La regulación de voltaje se define como la diferencia en la magnitud del voltaje entre el extremo de salida y el extremo de recepción de una línea de transmisión.

Puntos Importantes

La admitancia es un parámetro eléctrico crucial que cuantifica la capacidad de un circuito eléctrico, o más específicamente, la eficiencia de una línea de transmisión, para facilitar el flujo sin obstáculos de corriente alterna (CA). Su unidad SI es el Siemens, y comúnmente se denota con el símbolo "Y". En esencia, un valor mayor de admitancia indica que el circuito o la línea de transmisión ofrece menos oposición al flujo de CA, permitiendo que la corriente pase más libremente.

Por el contrario, la impedancia es el recíproco de la admitancia. Mide la oposición total que una línea de transmisión presenta al flujo de CA. Cuando la CA atraviesa una línea de transmisión, la impedancia tiene en cuenta los efectos combinados de la resistencia, la reactancia inductiva y la reactancia capacitiva, que juntas crean una barrera al flujo de corriente. La impedancia se mide en ohmios y se representa con el símbolo "Z". Un valor mayor de impedancia implica mayor dificultad para que la CA fluya a través de la línea, resultando en niveles reducidos de corriente y posibles pérdidas de potencia.